KR20030037019A - 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템 - Google Patents

기중차단기의 통합 감시 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ACB(Air Circuit Breaker)의 계전기에 통신 기능을 부가하여 원격으로 ACB의 상태 및 각종 계전기 데이터를 모니터링(Monitoring)할 수 있는 기중차단기(ACB)의 통합 감시 제어 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 복수의 기중차단기의 상태를 모니터링하는 복수의 OCR과, 상기 각각의 OCR과 RS-485 통신 프로토콜을 통해 통신을 행하여 각 기중차단기들에 대한 데이터 수집을 제어하는 통신제어부와, 상기 통신제어부와 TCP/IP 프로토콜에 의해 통신이 이루어지며, 상기 통신제어부에서 수집된 정보를 토대로 복수의 기중차단기들을 복수개로 그룹화한 윈도우 화면, 상기 각 그룹내 개별 기중차단기에 대한 윈도우 화면, 각 기중차단기에 대한 실시간 트랜드 윈도우 화면, 프로세스 컨트롤 모듈에 관한 윈도우 화면, 각 OCR에 관한 윈도우 화면 및 보고서 윈도우 화면으로 이루어진 윈도우 구성기를 제어하여 시스템 관리자의 선택에 따라 해당 윈도우 화면을 모니터로 제공하는 AMS서버와, 상기 AMS서버와 연결되어 시스템 관리자가 선택한 윈도우 화면을 디스플레이 하고, 시스템 관리자가 전력계통의 운용계획 및 사고 발생에 대처하기 위한 데이터를 입력하는 PC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

기중차단기의 통합 감시 제어 시스템{System for controlling and watching integrative of ACB(Air Circuit Breaker)}
본 발명은 감시 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 전력계통의 수배전반에 취부되어 선로 고장 발생에 따른 선로를 차단하는 기중차단기의 감지 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 기중차단기(ACB : Air Circuit Breakers: 이하 "ACB"라 약칭함)는 빌딩, 공장, 선박, 선로차량 등의 산업 플랜트용과 발전기의 보호를 위한 발전기 보호용으로 사용되는 배선설비에 있어서 정상부하시의 개폐 및 사고전류 차단시에 발생되는 아크를 소호시켜 신속하게 회로를 분리시키는 회로 및 기기보호의 저압용 주간(主幹)차단기라고 정의할 수 있다.
이러한 기중차단기는 저압(690V 이하)의 전력계통의 수배전반에 취부되어 선로 고장이 발생할 경우, 그에 따른 선로의 차단을 계전기를 통해 단순히 오프(Off)시키는 수준에서 사용되어지고 있다.
일 예로, 병원, 공장, 연구소 등과 같이 정전에 따른 피해를 크게 받는 기관에서는 이러한 피해를 최소화하기 위해 대용량 충전지나 자체 발전기 등의 비상 전원을 보유하고 있는 경우가 많으며 이때에는 정상 전원과 비상 전원을 개폐하기 위한 차단기가 필요한데, 이러한 용도로 기중차단기가 대부분 이용되고 있다.
즉, 정상적으로 전원이 공급되다가 정전 상태가 발생하면, 부하와 기중차단기들 사이에 개재된 비상 전원절체 개폐기를 이용하여 정상용 기중차단기에 접속된 부하가 정상용 기중 차단기에서 비상용 기중차단기로 접속되도록 수동으로 절체시킨다. 반대로, 비상 전원을 이용하다가 정전 상태가 해제되면 비상 전원절체 개폐기를 이용하여 비상용 기중차단기에 접속된 부하가 비상용 기중차단기에서 정상용 기중차단기로 접속되도록 수동으로 절체시킨다.
이와 같이, 비상 전원절체 개폐기를 통해 기중차단기를 수동으로 절체할 경우 정전 상태가 발생되면 정전을 감지한 관리자가 직접 비상 전원절체 개폐기로 이동하여 수동으로 스위치를 조작해야 함에 따라 절체 시간이 불필요하게 많이 소요될 뿐만 아니라 관리자가 부재중인 경우에는 즉각적인 조치가 어려운 문제가 있다.
또한, 기중차단기를 채용하고 있는 전력계통에서 선로 사고 등의 발생시에는 전술한 바와 같이, 계전기를 통해 오프시키는 수준에 그치고 있어서 효율적인 감시가 불가능하고, 무엇보다 사고 원인을 분석할 수가 없어서 진단 및 유지 보수가 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, ACB의 계전기에 통신 기능을 부가하여 원격으로 ACB의 상태 및 각종 계전기 데이터를 모니터링(Monitoring)할 수 있는 기중차단기(ACB)의 통합 감시 제어 시스템(이른 바, AMS: ACB Monitoring System)을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템은 복수의 기중차단기의 상태를 모니터링하는 복수의 OCR과, 상기 각각의 OCR과 RS-485 통신 프로토콜을 통해 통신을 행하여 각 기중차단기들에 대한 데이터 수집을 제어하는 통신제어부와, 상기 통신제어부와 TCP/IP 프로토콜에 의해 통신이 이루어지며, 상기 통신제어부에서 수집된 정보를 토대로 복수의 기중차단기들을 복수개로 그룹화한 윈도우 화면, 상기 각 그룹내 개별 기중차단기에 대한 윈도우 화면, 각 기중차단기에 대한 실시간 트랜드 윈도우 화면, 프로세스 컨트롤 모듈에 관한 윈도우 화면, 각 OCR에 관한 윈도우 화면 및 보고서 윈도우 화면으로 이루어진 윈도우 구성기를 제어하여 시스템 관리자의 선택에 따라 해당 윈도우 화면을 모니터로 제공하는 AMS서버와, 상기 AMS서버와 연결되어 시스템 관리자가 선택한 윈도우 화면을 디스플레이 하고, 시스템 관리자가 전력계통의 운용계획 및 사고 발생에 대처하기 위한 데이터를 입력하는 PC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템의 구성도
도 2는 도 1의 AMS서버와 통신제어부와의 통신에 따른 프레임의 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 전력계통도 화면을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 그룹 윈도우 화면을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 그룹내 특정 기중차단기의 상세 윈도우 화면을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 구성기 윈도우 화면 중 일반관리 화면을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 PCM(Process Control Module) 관리를 위한 윈도우 화면을 도시한 도면
도 8은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 드라이버 관리를 위한 윈도우 화면을 도시한 도면
도 9는 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 보고서 관리를 위한 윈도우 화면을 도시한 도면
도 10은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 시스템 네트워크의 구성을 도시한 도면
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11_1,11_2,11_3,...,11_N : OCR(Over Current Relay)
13 : 통신제어부 15 : AMS서버
17 : 모니터
먼저, 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템은 전력계통의 효과적인 운용을 위해서 각각의 기중차단기들과 AMS서버간에 통신 네트워크를 구성하여각 기중차단기들에 대한 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 종합적으로 분석하여 각종 사고예측, 유지보수 등 전력계통의 효율적인 관리 및 운용에 필요한 데이터를 윈도우 화면으로 시스템 관리자에게 제공하는데 특징이 있다.
이하, 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템 이른바, AMS 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 ACB의 상태를 모니터링하는 복수의 OCR(OverCurrent Relay)(11_1,11_2,11_3,...,11_N)과, RS-485 통신 프로토콜을 통해 상기 각각의 OCR(11_1,11_2,11_3,...,11_N)과 통신을 행하는 통신제어부(13)와, TCP/IP 통신 방식중에서 UDP(User Datagram Protocol) 통신을 통해 상기 통신제어부(13)와 통신을 수행하는 AMS서버(15)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 AMS서버(15)와 통신제어부(13) 간에는 도 2와 같이 스타트 코드 1, 2, 프레임 길이, 컨트롤 코드, 시퀀스 넘버, 어플리케이션 코멘드, 어플리케이션 데이터로 이루어지는 프레임을 이용하여 통신이 이루어진다.
상기 통신제어부(13)는 AMS명령 분석기(미도시)가 내장되어 AMS서버(15)로부터 보내온 명령을 분석하고 그에 따라 RS-485 네트워크를 통해 각각의 ACB의 상태를 감시하고 있는 OCR(11_1,11_2,11_3,...,11_N)과 통신을 행하여 각 ACB의 현재 및 과거 상태에 따른 데이터뿐만 아니라, 과부하 등의 예견되는 이벤트(Event) 등의 데이터 수집을 제어하는데, 일반상태 즉, 리셋과 구성정보가 완료된 상태에서는데이터 수집을 위한 흐름을 운용하지만, 리셋 혹은 구성정보의 전송도중에는 데이터 수집을 위한 흐름을 차단한다.
상기 AMS서버(15)는 도면에는 도시하지 않았지만, 각각의 OCR(11_1,11_2,11_3,...,11_N)로부터 정보를 수집하여 저장하고 있는 통신제어부(13)와의 통신을 위한 통신 관리기를 1계층에 두고, 그 위에 상기 통신제어부(13)에서 송신한 신호를 분석하는 신호응답기 및 상기 신호응답기의 정보를 기준으로 다음 요청 명령을 처리하는 신호처리기 그리고 컴퓨터 시스템의 시간을 기준으로 레포트 정보에 대한 처리를 검사하기 위한 시간날짜 검사기를 2계층에 두고 있다.
이때, 상기 2계층에서의 정보가 바이트(Byte)로 구성된 신호 블록이라면 3계층은 상기 신호 블록을 분석한 신호정보라고 할 수 있으며, 각 신호 정보를 분석하여 저장 처리 및 MMI를 위하여 상위 데이터로 전송하는 데이터 처리기와 상기 2계층에서 시간날짜 검사기에 의한 정보를 이용하여 레포트를 만들어 내는 레포트 처리기로 이루어지며, 4계층에서는 실제 사용자의 눈으로 확인할 수 있는 MMI부분과의 인터페이스를 위한 공유메모리 관리 및 각종 정보를 저장 검색 처리하는 데이터베이스 관리기로 이루어진다.
한편, 상기 공유메모리는 구성정보에 명시된 각각의 OCR(11_1,11_2,11_3,...,11_N)의 대수 및 신호 정보의 크기 등을 기준으로 크기가 결정되며, 각 OCR에 대한 기준 메모리 위치가 결정되고, 신호마다 상대적인 메모리 위치가 결정되는 구조로 이루어진다.
이와 같은 4개의 계층구조는 각 계층마다 역할을 부여하여 팀 개발과 같이 여러 개발자가 존재시, 각 계층별로 독립적인 시험이 가능하며, 새로운 기술이 발생시에는 인터페이스만 맞추어 주면서 해당 부분의 교체가 가능하다.
또한, 상기 AMS서버(15)는 구성기 윈도우 화면을 구성하는데, 상기 구성기 윈도우 화면은 시스템 관리자가 상기 AMS서버(15)와 연결된 모니터(17)에 디스플레이되는 화면을 보면서 시스템을 확인, 관리하고 제어할 수 있는 형태의 윈도우 화면으로 구성된다.
즉, 구성기 화면은 복수의 ACB를 그룹화한 윈도우 화면과 상기 그룹내에서도 특정 ACB에 대한 정보를 디스플레이하는 윈도우 화면과 현재 ACB의 상태를 실시간적으로 관리자가 확인할 수 있는 실시간 트랜드 윈도우 화면 및 각 OCR에 대한 윈도우 화면, PCM 윈도우 화면, 보고서 윈도우 화면으로 구성된다.
도 3은 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 전력계통도 화면을 도시한 것으로서, 본 발명의 시스템이 운용하는 실제적인 전력계통을 그래픽 환경으로 디스플레이 한 것이다.
도 3에 의하면, 현재 운용중인 전력계통에서의 전류, 전압, 전력량, 주파수, ACB 온/오프 상태, ACB의 종류 등을 표시하며 계통의 차단 및 연결 상태를 애니메이션 처리하여 시스템 운용자가 알기 쉽게 표시한다.
도 4는 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에 따른 그룹 윈도우 화면을 도시한 것으로서, 구성기에서 설정한 AMS 시스템의 구성 정보를 읽어들여서 시스템 구성을 초기화하면서 ACB를 그룹별로 관리하는 화면을 보여준다.
상기 그룹 윈도우 화면은 그룹별 소속된 기중차단기들이 나열되고 각 기중차단기들의 식별정보 및 각 기중차단기별로 계측하고자 하는 데이터가 표시된다.
이와 같이 ACB를 그룹별로 관리함에 있어서는 그룹의 수를 최소 1개에서 최대 240개까지 관리가 가능하다. 따라서 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템에서 관리하는 ACB의 수가 240개라고 가정할 때, 그룹으로 관리하는 방법은 최대 240개 그룹에 ACB 1대씩, 최소 1개 그룹에 ACB 240대를 등록하여 관리할 수가 있으며,
만일, 도 4에서와 같이 8개로 분할된 ACB 그룹 중에서 어느 한 ACB의 내용을 보다 상세하게 디스플레이하고자 할 경우에는 도 5와 같은 상세 윈도우 화면으로 나타낼 수 있다.
이때, 화면의 중앙 상단부에는 선택된 ACB의 이름을 표시하고 계측할 모든 데이터의 내용을 표시한다. 즉, 8개의 ACB 중 특정 ACB를 클릭하면 해당 ACB의 내용이 화면에 상세하게 나타나는데, 상기 선택된 ACB가 소속된 그룹의 이름, 선택된 ACB의 이름, 선택된 ACB의 타입, 선택된 ACB에서 감시하는 모든 신호의 실시간 데이터 값 및 실시간 트랜드 그래프가 표시된다.
참고로, 구성기 윈도우 화면은 일반관리, PCM관리, 드라이버관리, 보고서관리, 시스템 네트워크의 구성 등으로 구분되는데, 도 6은 구성기 윈도우 화면 중 일반관리 화면을 나타낸 것이다.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 구성기의 일반관리 윈도우 화면은 구성기 버튼을 클릭하면 디스플레이되는데, 구성기를 실행하게 되면 실행 파일이 제공되는디렉토리에 함께 보관하고 있는 일예로 "hhi.ctf" 파일을 참조하게 된다. 상기 파일에는 AMS 시스템을 운용하는 모든 정보를 보관하는데, 일 예로, 그룹 리스트, ACB 리스트, ACB 신호의 상세 내용등의 정보가 이에 해당된다.
한편, 도 7은 PCM(Process Control Module) 관리에 따른 윈도우 화면을 나타낸 것으로서, PCM 그룹의 리스트 및 PCM의 이름(일 예로, "PCM_1")과, IP주소(일 예로, "10.8.1.116") 및 포트 넘버(일 예로, "4000")가 표시되며, 관리자에 의해 PCM의 이름을 추가 및 삭제가 가능하고, 현재의 PCM 이름을 다른 이름으로 바꿀 수도 있다.
도 8은 드라이버(OCR) 관리에 따른 윈도우 화면을 나타낸 것으로서, 드라이버 이름, 통신타입, 통신포트 및 스캔 시간 등이 표시되며, 관리자에 의해 각 항목별 수정이 가능하다.
도 9는 보고서 관리에 따른 윈도우 화면을 나타낸 것으로서, 보고서 머리글, 보고서 제목, 자동 인쇄 출력 시간 설정, 자동 인쇄 출력 등을 위한 화면으로 구성되어 있다.
도 9에서와 같이, 보고서 관리는 상술한 시간날짜 검사기에서 보낸 이벤트에 의해 동작을 시작하고, 상태 검사 부분에서 년, 월, 일보에 대한 입력처리 상태를 확인한 후에 데이터 처리 부분에서 데이터를 가지고 와서 데이터 베이스에 삽입한다.
일보의 경우에는 현재의 AMS서버에 수집되어 있는 현재의 데이터를 이용하여 보고서용 데이터를 생성하며, 월보일 경우에는 일보의 데이터를 기준으로 최대값,최소값, 평균값을 계산하여 처리한다. 또한, 연보일 경우에는 각 월보의 데이터를 이용하여 처리한다.
도 10은 시스템 네트워크 구성을 나타낸 윈도우 화면으로서, AMS서버와 통신제어부 및 OCR(11_1,11_2,11_3,...,11_N)을 화면으로 표시함으로써 현재 네트워크의 통신 상황, 통신 라인의 감시 등 모든 ACB의 통신 상황을 감시할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명의 기중차단기의 감시제어시스템은 각각의 ACB들에 대한 상태정보를 수집하여 이를 관리자가 쉽게 알 수 있도록 AMS서버와 연결된 모니터를 통해 윈도우 화면으로 디스플레이한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템은 전력계통 운용에 필요한 각 기중차단기의 상태를 항시 감시하여 그 변화와 변화율을 추적하고 분석하여 이를 관리자가 쉽게 알아 볼 수 있도록 윈도우 화면으로 제공함으로써 전력계통의 사고검출, 사고예측, 안정도, 신뢰도 및 유지보수가 용이한 최적의 환경에서 효과적으로 전력계통을 운용할 수가 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 기중차단기의 상태를 모니터링하는 복수의 OCR;
    상기 각각의 OCR과 통신을 행하여 각 기중차단기들에 대한 데이터 수집을 제어하는 통신제어부;
    상기 통신제어부와 통신이 이루어지며, 상기 통신제어부에서 수집된 정보를 토대로 복수의 기중차단기들을 복수개로 그룹화한 윈도우 화면, 상기 각 그룹내 개별 기중차단기에 대한 윈도우 화면, 각 기중차단기에 대한 실시간 트랜드 윈도우 화면, 프로세스 컨트롤 모듈에 관한 윈도우 화면, 각 OCR에 관한 윈도우 화면 및 보고서 윈도우 화면으로 이루어진 윈도우 구성기를 제어하여 시스템 관리자의 선택에 따라 해당 윈도우 화면을 모니터로 제공하는 AMS서버;
    상기 AMS서버와 연결되어 시스템 관리자가 선택한 윈도우 화면을 디스플레이 하고, 시스템 관리자가 전력계통의 운용계획 및 사고 발생에 대처하기 위한 데이터를 입력하는 PC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 기중차단기를 그룹화한 윈도우 화면은,
    특정 그룹에 소속된 기중차단기들로 나열되고 각 기중차단기들의 식별정보 및 각 기중차단기별로 계측하고자 하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 그룹내 개별 기중차단기에 대한 윈도우 화면은,
    상기 기중차단기가 소속된 그룹의 식별정보와 계측하고자 하는 데이터 및 각 데이터별 실시간 트랜드 그래프를 포함하는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 통신제어부와 각각의 OCR은 RS-485 통신 프로토콜을 이용하여 통신이 이루어지고, 상기 통신제어부와 AMS서버와는 TCP/IP 통신 프로토콜을 이용하여 통신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 통합 감시 제어 시스템.
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